第1章機(jī)械加工方法與切削機(jī)床-1

教學(xué)要求：

（1）熟悉傳統(tǒng)加工方法及加工能力和加工范圍（2）了解金屬切削機(jī)床的組成，掌握機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)、機(jī)床精度與剛度的基本概念。熟悉主要加工機(jī)床的類型、結(jié)構(gòu)及其加工工藝特點(diǎn)（3）了解各種刀具的結(jié)構(gòu)和用途（4）了解機(jī)床的分類和型號(hào)編制原則（5）了解機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成、機(jī)床的傳動(dòng)方法和傳動(dòng)鏈重點(diǎn)：表面形成運(yùn)動(dòng)、主要技術(shù)參數(shù)、常用機(jī)床的型號(hào)識(shí)別、機(jī)床精度與剛度的基本概念、機(jī)床常用部件組成及功能。第1章的主要教學(xué)內(nèi)容3學(xué)時(shí)1.1.6磨削與磨床1.2曲面加工方法與加工機(jī)床1.2.1齒面加工與加工機(jī)床1.2.2復(fù)雜曲面加工與加工中心1.4金屬切削機(jī)床基礎(chǔ)1.4.1概述1.4.2金屬切削機(jī)床的主要部件思考與練習(xí)：第1章機(jī)械加工方法與切削機(jī)床1.1傳統(tǒng)切削加工方法與切削機(jī)床1.1.1車削與車床1.1.2銑削與銑床1.1.3刨削與刨床1.1.4鉆削與鉆床1.1.5鏜削與鏜床1.1傳統(tǒng)切削加工方法與切削機(jī)床機(jī)床：用于切削金屬工件的機(jī)器1.機(jī)床的基本組成P40（1）動(dòng)力源為機(jī)床提供動(dòng)力。如：電動(dòng)機(jī)(交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等)（4）工作部件實(shí)現(xiàn)切削加工運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件，如主軸、刀架、工作臺(tái)、溜板箱等。是傳遞運(yùn)動(dòng)的末端件，其任務(wù)是帶動(dòng)工件或刀具完成一定形式的運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)）和保持準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)軌跡（2）傳動(dòng)系統(tǒng)主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。如帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的車床主軸箱；帶動(dòng)溜板箱移動(dòng)的車床進(jìn)給箱；帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)的鉆床（3）基礎(chǔ)件機(jī)床的支承部件，用于安裝和支承機(jī)床上其它固定或運(yùn)動(dòng)的部件。如機(jī)床的床身、立柱、底座

（5）控制系統(tǒng)用于控制各工作部件能否正常工作。如電氣、液壓、氣壓、數(shù)控等控制系統(tǒng)（6）冷卻系統(tǒng)對(duì)各工作部件發(fā)熱部分進(jìn)行冷卻。如冷卻泵、油箱冷卻液、管道（7）潤(rùn)滑系統(tǒng)用于對(duì)運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行潤(rùn)滑。如軸承、導(dǎo)軌因機(jī)床和刀具的不同其加工方法也不同。常用的加工方法有：車削、銑削、刨削、鏜削、磨削、鉆削等。金屬切削加工：利用刀具切去工件上多余的金屬層以獲得具有一定幾何精度和表面質(zhì)量的機(jī)械零件。刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)（即表面成形運(yùn)動(dòng)）。切削運(yùn)動(dòng)：刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)（主切削運(yùn)動(dòng)）和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

1、主運(yùn)動(dòng)將工件上切削層切除使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行嫉倪\(yùn)動(dòng)。一般主運(yùn)動(dòng)速度最高，消耗功率最大。機(jī)床通常只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)。2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使刀具連續(xù)不斷地切除多余切削層以獲得完整表面的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)或多個(gè)；可以是連續(xù)或是間歇的。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)配合即可得到所需的表面幾何形狀。2.常用術(shù)語(yǔ)1.1.1車削：主運(yùn)動(dòng)為工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為刀具直線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和刀具的不同可加工：內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、溝槽、切斷等，用來(lái)加工軸類、盤類、套筒類零件及螺紋、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等；車削加工精度為IT7－IT8，表面粗糙度為Ra6.3-1.6μm,精車時(shí)，為IT5－IT6，表面粗糙度為Ra0.4-0.1μm。車削加工外圓柱面外圓錐面車螺紋車端面車溝槽內(nèi)圓錐面內(nèi)圓柱面旋轉(zhuǎn)曲面中心孔鉆孔滾花圖1.1車床加工的典型工序圖1.2CA6140型臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及外觀1、11—床腿、2—進(jìn)給箱、3－主軸箱、4—床鞍、5—中滑板、6—刀架7－回轉(zhuǎn)盤、8—小滑板、9—尾座、10—床身、12—光杠、13—絲杠、14—溜板箱1.1.2銑削與銑床主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)的左右、前后、上下往復(fù)移動(dòng)；主要用于加工平面和溝槽，加工成型表面；與刨削相比，為多刃刀具連續(xù)加工，生產(chǎn)率較高；與車削相比，每個(gè)刀齒為斷續(xù)切削且切削厚度ac為變化值，機(jī)床振動(dòng)大；銑削加工精度為IT7－IT8，表面粗糙度為Ra6.3-1.6μm。臥式升降臺(tái)銑床立式升降臺(tái)銑床銑削方式銑削主要加工平面、溝槽和曲面（如齒形）和孔，如：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等。常用三面刃銑刀、立銑刀（指狀銑刀）、角度銑刀、球形銑刀、成型銑刀等多刃刀具。平面銑削有端銑和周銑兩種方式（詳見(jiàn)P5圖1.6）：端銑：用立銑刀的端部刀刃切削?？杉庸て矫婧涂祝算姷毒邞疑於?，剛度好，不易振動(dòng)；端銑刀刃多用硬質(zhì)合金刀頭，副切削刃對(duì)已加工表面有修光作用。所以生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量好。周銑：利用銑刀圓周上的刀刃切削?？杉庸て矫妗喜酆颓妫ㄈ琮X形）等，適用范圍較廣。由于刀桿剛度差，故切削能力不如端銑。周銑的銑削加工按銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向異同，周銑可分為逆銑和順銑兩種方式。（1）逆銑銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相反。銑削時(shí)每齒切削厚度ac從零逐漸到最大而后切出。（2）順銑銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相同。銑削時(shí)每齒切削厚度ac從最大逐漸減小到零而后切出。圖1-7周銑逆銑時(shí)，每個(gè)刀齒的切削厚度是從零增大到最大值。銑刀刃口處是圓弧。刀齒接觸工件的初期，在工件表面上擠壓、滑行，使刀刃與工件間的摩擦加大，刀具磨損，會(huì)使表面質(zhì)量下降。順銑時(shí)，每個(gè)刀齒的切削厚度是由最大減小到零，可避免上述缺點(diǎn)(工件表面有氧化層時(shí)除外)。逆銑時(shí)，鉛垂切削分力Fv上抬工件，工件振動(dòng)較大。順銑時(shí)，鉛垂切削分力將工件壓向工作臺(tái)，可減少工件的振動(dòng)。順銑時(shí)，水平切削分力與進(jìn)給方向相同，由于工作臺(tái)進(jìn)給絲杠與傳動(dòng)螺母之間存在間隙，切削力會(huì)使工件和工作臺(tái)向前竄動(dòng)，使進(jìn)給量瞬間增大，容易打刀齒。逆銑時(shí)，水平切削分力與進(jìn)給方向相反，切削力可消除絲杠與傳動(dòng)螺母之間的間隙，不會(huì)使工件和工作臺(tái)向前竄動(dòng)。詳見(jiàn)P5圖1.7逆銑時(shí)，銑削力推動(dòng)工件壓向工作臺(tái)進(jìn)給絲杠，使進(jìn)給絲杠與固定螺母之間無(wú)間隙，不會(huì)發(fā)生躥動(dòng)進(jìn)給量不會(huì)發(fā)生變化，不易打刀；切削厚度從零開(kāi)始，逐漸增大，不受黑皮影響，實(shí)際生產(chǎn)中常用逆銑。周銑：刀桿剛度差，生產(chǎn)率低。加工溝槽和曲面（如齒形）常用，適用范圍較廣。端銑：刀具懸伸短，剛度好，不易振動(dòng)；端銑刀刃多用硬質(zhì)合金刀頭，加工能力強(qiáng)副切削刃對(duì)已加工表面有修光作用。所以端銑生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量好。加工大平面時(shí)用端銑。一些結(jié)論：刨削加工

刨削加工的主運(yùn)動(dòng)是刨刀的往返直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)往復(fù)移動(dòng)。

特點(diǎn)：適用大平面和溝槽的加工，有空行程，且速度受到限制，生產(chǎn)率和加工精度低；機(jī)床和刀具的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。牛頭刨床刨削加工精度為IT7－IT8，表面粗糙度為Ra6.3-1.6μm,精刨時(shí)，表面粗糙度為Ra0.8-0.4μm。1.1.3刨削與刨床龍門刨床

①應(yīng)用主要用于加工大型或重型零件上的各種平面,溝槽和各種導(dǎo)軌面;②運(yùn)動(dòng)分析主運(yùn)動(dòng)為工作臺(tái)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng);③主參數(shù)最大刨削寬度。

插床插床實(shí)質(zhì)上是立式刨床。其主運(yùn)動(dòng)為滑枕帶動(dòng)插刀沿垂直方向作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。主要用于加工工件的內(nèi)表面,如內(nèi)孔中鍵槽及多邊形孔等,有時(shí)也用于加工成形內(nèi)表面。

搖臂鉆床立式鉆床鉆床是孔加工機(jī)床，常用于加工直徑不大、精度要求不高的孔。加工方法是用鉆頭在實(shí)心材料上鉆孔，也可在原有孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)孔、鉸孔、锪平面、攻絲等加工。加工精度IT10，較低；Ra12.5-6.3μm。

鉆孔的冷卻和排屑條件不好，鉆頭細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)易引偏鉆頭。

1.1.4、鉆削與鉆床P11鉆床加工時(shí)，工件不動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)是刀具（鉆頭）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為刀具沿工件軸線的移動(dòng)。適用單件、小批生產(chǎn)，維修。大于50mm的孔一般用鏜孔；小于50mm的孔用擴(kuò)孔的方法；小孔且精度較高時(shí)用鉸孔。減少鉆頭引偏的措施：1）預(yù)鉆錐形定心坑；2）用鉆套為鉆頭導(dǎo)向；3）刃磨時(shí)，將兩主切削刃關(guān)于中心軸線對(duì)稱刃磨，以使兩主切削刃上的徑向切削力相互抵消。鉆頭細(xì)長(zhǎng)，其上有兩條排屑槽，使鉆頭的剛度變差。鉆頭細(xì)長(zhǎng)，排屑條件差，散熱不好，切屑易劃傷工件的已加工表面，所以鉆削的加工質(zhì)量很差。無(wú)孔時(shí)需要鉆孔；大于50mm的孔一般用鏜孔；小于50mm的孔用擴(kuò)孔的方法；小孔且精度較高時(shí)用鉸孔。鉸孔特點(diǎn)：鉸刀為定尺寸刀具，切削速度低，無(wú)積屑瘤，振動(dòng)?。徊荒茔q階梯孔、盲孔。鉸刀與機(jī)床夾具常采用浮動(dòng)連接，且在原有孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行精加工，所以不能提高加工孔的位置精度。鉸孔的精度和表面粗糙度高低取決于鉸刀本身的精度、安裝方式、加工余量、切削用量和冷卻條件。

鉆削用刀具鉆床上可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲、鉆沉頭孔、锪平面，刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)同時(shí)沿軸向移動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。1.21

鏜床在已有孔上進(jìn)行孔的加工，主要用于加工直徑較大、精度較高的孔以及相互位置精度要求較高的孔系。可以完成銑削和車削的工作。

主運(yùn)動(dòng)：鏜刀（主軸）的旋轉(zhuǎn)；

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：刀具或工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。包括：鏜軸的軸向進(jìn)給；主軸箱的垂直進(jìn)給；工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和縱向或橫向進(jìn)給；平旋盤刀具溜板的徑向進(jìn)給。1.1.5鏜削P15：鏜削的主要特點(diǎn)：適用于加工箱體表面，精度較高的平行和交叉孔系；加工范圍廣通用性強(qiáng)；加工精度高和表面質(zhì)量好，能提高位置精度。剛度較差生產(chǎn)率較低。1.1.6磨削加工與磨床P18用磨料磨具（砂輪、砂帶、油石和研磨劑等）做為工具進(jìn)行切削加工的方法。磨床主要用于零件的精加工，尤其是淬硬材料零件的精加工，通常作為最終加工工序。加工精度為IT5-IT7，Ra1.6-0.02μm。用于內(nèi)、外圓、各種平面、工具、刀具的加工。主運(yùn)動(dòng)：砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：圓周進(jìn)給：工件的旋轉(zhuǎn)；縱向進(jìn)給：工作臺(tái)縱向往復(fù)移動(dòng)；橫向進(jìn)給：砂輪架的橫向移動(dòng)。砂輪的“自銳性”：磨削時(shí)，當(dāng)切削力超過(guò)一定強(qiáng)度的時(shí)候，磨鈍的磨粒就會(huì)脫落，露出一層新的磨粒的現(xiàn)象。每個(gè)磨粒都是一把刀。磨削就是磨粒對(duì)工件的切削、擠壓、摩擦的過(guò)程。磨削時(shí)需要強(qiáng)力冷卻，否則易產(chǎn)生磨削燒傷，影響表面質(zhì)量。M1432A型萬(wàn)能外圓磨床外形圖1----床身2—頭架3—內(nèi)圓磨具4—砂輪架5—尾架6—滑鞍7—手輪8—工作臺(tái)1.1.6磨削加工的特點(diǎn)加工精度高，表面粗糙度值小，可加工淬硬材料和硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃等難加工材料。徑向分力相對(duì)軸向要大1.5倍；磨削溫度高，易產(chǎn)生磨削燒傷；砂輪的“自銳性”磨削時(shí)，可使磨削連續(xù)進(jìn)行；可加工平面、外圓、內(nèi)孔、成型表面、螺紋、齒形等應(yīng)用廣泛；因?yàn)榍行家锥律拜喛障叮?，磨削不能加工塑性好、硬度低的有色金屬?.2.1齒面加工與齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)與加工機(jī)床（P23）鑲齒滾刀的刀齒和刀體精度較高，制造困難，生產(chǎn)中應(yīng)用還不普遍。整體齒輪滾刀，材料高速鋼材料，軸肩與內(nèi)孔垂直度精度高，裝刀時(shí)檢測(cè)徑向跳動(dòng)，多為零前角，頂刃后角10～12°，側(cè)刃后角大約3°，齒輪滾刀大多為單頭，螺旋升角較小，加工精度較高；粗加工用滾刀有時(shí)做成雙頭，以提高生產(chǎn)率。成形法加工齒輪a)用盤形齒輪銑刀銑齒輪；b)用指狀齒輪銑刀銑齒輪圖1.38Y3150E型滾齒機(jī)主要用于滾切直齒和斜齒圓柱齒輪，使用蝸輪滾刀時(shí)，還可以手動(dòng)徑向進(jìn)給滾切蝸輪。機(jī)床的技術(shù)性能參數(shù)：工件最大直徑主要500mm工件最大加工寬度150mm工件最大模數(shù)8mm工件最小齒數(shù)Zmin=5×K滾刀頭數(shù)滾刀主軸轉(zhuǎn)速：40、50、63、80、100、125、160、200、250r/min刀架軸向進(jìn)給量0.4、0.56、0.63、0.87、1、1.16、1.41、1.6、1.8、2.5、2.9、4mm/r1.3特種加工P33特種加工方法是指區(qū)